QFT-TECS在飛機(jī)自動(dòng)著陸控制中的應(yīng)用研究.pdf

1、本文主要研究了飛機(jī)著陸控制中的魯棒控制和速度/高度解耦控制問題。針對(duì)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸過程中存在各種不確定性和外界干擾，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行魯棒控制器設(shè)計(jì)，針對(duì)飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)著陸過程中飛行速度和高度之間的耦和影響，設(shè)計(jì)解耦控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)著陸的精確控制。綜合魯棒性和速度/高度解耦性能要求，對(duì)飛機(jī)自動(dòng)著陸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論及方法進(jìn)行了深入研究。 本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：1.研究了定量反饋理論的基本原理及最優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，給出QFT控制系統(tǒng)設(shè)

2、計(jì)的一般特點(diǎn)及設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)了飛機(jī)俯仰角QFT控制系統(tǒng)，并以此為內(nèi)回路設(shè)計(jì)了飛機(jī)縱向自動(dòng)著陸控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)中為降低油門桿和升降舵的交聯(lián)影響，引入了推力補(bǔ)償控制系統(tǒng)。仿真驗(yàn)證了該系統(tǒng)的有效性。 2.研究了MIMO系統(tǒng)QFT控制器設(shè)計(jì)方法，在分析QFT對(duì)角控制器設(shè)計(jì)存在局限性的基礎(chǔ)上，深入研究了QFT非對(duì)角控制器設(shè)計(jì)方法，并提出了一類自然系統(tǒng)中廣泛存在的2×2MIMO系統(tǒng)(一般將高階系統(tǒng)降階轉(zhuǎn)化為低階系統(tǒng)以降低系統(tǒng)復(fù)雜度)Q

3、FT非對(duì)角控制器設(shè)計(jì)的方法、應(yīng)用范圍和一般步驟，并給出一個(gè)評(píng)價(jià)最優(yōu)非對(duì)角控制律的工程指標(biāo)。以2×2MIMO系統(tǒng)QFT非對(duì)角控制器設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)飛機(jī)俯仰角和迎角綜合控制系統(tǒng)控制器，仿真結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)滿足了設(shè)定的性能指標(biāo)。 3.考慮到推力補(bǔ)償控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)性強(qiáng)和參數(shù)整定困難，綜合飛行/推力控制系統(tǒng)QFT設(shè)計(jì)的高階復(fù)雜度，研究了總能量控制的基本原理和控制結(jié)構(gòu)。通過引入飛行高度和飛行速度的偏差控制，對(duì)TECS核心算法中對(duì)飛行高

4、度和飛行速度控制時(shí)存在穩(wěn)態(tài)誤差的問題進(jìn)行了改進(jìn)。通過分析TECS控制結(jié)構(gòu)，定義了能量協(xié)調(diào)控制誤差，對(duì)能量協(xié)調(diào)控制誤差進(jìn)行分析，確定能量協(xié)調(diào)控制誤差為系統(tǒng)控制性能的關(guān)鍵指標(biāo)。在TECS控制系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)中引入能量協(xié)調(diào)控制誤差反饋，給出系統(tǒng)在能量協(xié)調(diào)控制誤差反饋下的控制律，在此結(jié)構(gòu)下設(shè)計(jì)飛機(jī)的飛行速度/高度解耦控制系統(tǒng)，仿真表明，將能量協(xié)調(diào)控制誤差反饋到總能量控制系統(tǒng)后，提高了飛行速度和飛行航跡的解耦性能。 4.分析并建立了以TEC

5、S為核心結(jié)構(gòu)的飛機(jī)下滑拉平控制模式，給出飛機(jī)下滑拉平段控制律。綜合QFT/TECS，以QFT設(shè)計(jì)俯仰角內(nèi)回路實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的魯棒控制，并以TECS為總體控制結(jié)構(gòu)，以解決飛機(jī)油門桿和升降舵通道的協(xié)調(diào)作用，從而實(shí)現(xiàn)飛行速度和飛行航跡的優(yōu)化解耦。仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)基本滿足了飛機(jī)精確跟蹤預(yù)定軌跡并具有一定魯棒性的指標(biāo)要求。 5.運(yùn)用QFT控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)了飛機(jī)側(cè)向傾斜角魯棒控制系統(tǒng)，以此為內(nèi)回路，并引入方向舵協(xié)調(diào)作用設(shè)計(jì)了側(cè)向偏離控制